在用戶空間使用netlink從內核檢索數據時出錯

Question

我編寫了一個內核模塊，該模塊接受數據（結構形式）並將一些數據（相同結構格式）傳遞回用戶空間。 我可以成功接收到來自用戶的消息，但是在我嘗試tp取消引用從內核接收的數據結構的某些成員時，遇到了分段錯誤。 我正在使用netlink套接字API。

示例代碼如下：

用戶空間

#define NETLINK_USER 27

#define MAX_PAYLOAD 10000 /* maximum payload size*/
struct sockaddr_nl src_addr, dest_addr;
struct nlmsghdr *nlh = NULL;
struct iovec iov;
int sock_fd;
struct msghdr msg;
Response *p;
Response *req;

test r1;
test r2;

int main()
{

char *data;
data = malloc(4096 * sizeof(char));;
data = "data from user";
sock_fd=socket(PF_NETLINK, SOCK_RAW, NETLINK_USER);
if(sock_fd<0)
return -1;

memset(&src_addr, 0, sizeof(src_addr));
src_addr.nl_family = AF_NETLINK;
src_addr.nl_pid = getpid(); 

bind(sock_fd, (struct sockaddr*)&src_addr, sizeof(src_addr));

memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
memset(&dest_addr, 0, sizeof(dest_addr));
dest_addr.nl_family = AF_NETLINK;
dest_addr.nl_pid = 0; 
dest_addr.nl_groups = 0; 

nlh = (struct nlmsghdr *)malloc(NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
memset(nlh, 0, NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD));
nlh->nlmsg_len = NLMSG_LENGTH(MAX_PAYLOAD);
nlh->nlmsg_pid = getpid();
nlh->nlmsg_flags = 0;

p = malloc(2*sizeof(Response));

p[0].index = 1;

p[0].dataSize = 2;

p[0].data = data;
p[0].test2 = 3;
p[0].test3 = 4;
p[0].test4 = 5;

r1.t = 10;
r1.ip_addr = malloc(50*sizeof(char));
r1.ip_addr = "192.168.10.2";

p[0].test = &r1;

/* Extra for testing */
p[1].index = 2;
p[1].dataSize = 3;
//strcpy(p[1].data , "Data2 from User");
p[1].data = data;
p[1].test2 = 4;
p[1].test3 = 5;
p[1].test4 = 6;

r2.t = 20;
r2.ip_addr = malloc(50*sizeof(char));
r2.ip_addr = "192.168.20.2";

p[1].test = &r2;
memcpy(NLMSG_DATA(nlh), (void *)p, 2 * sizeof(*p));

iov.iov_base = (void *)nlh;
iov.iov_len = NLMSG_SPACE(MAX_PAYLOAD);
msg.msg_name = (void *)&dest_addr;
msg.msg_namelen = sizeof(dest_addr);
msg.msg_iov = &iov;
msg.msg_iovlen = 1;

printf("Sending message to kernel\n");
sendmsg(sock_fd,&msg,0);
printf("Waiting for message from kernel\n");

/* Read message from kernel */
//recvmsg(sock_fd, &msg, 0);
req = (Response*)NLMSG_DATA(nlh);

printf("Recieved from Kernel:\n"); 
printf("index %d\n", req[0].index);
printf("dataSize %d\n", req[0].dataSize);
printf("data: %s\n", req[0].data);    <---Segmentation fault from here
printf("test2 %d\n", req[0].test2);
printf("test3 %d\n", req[0].test3);
printf("test4 %d\n", req[0].test4);


printf("contents of test structure are %d,%s\n",req[0].test->t,req[0].test->ip_addr);  <-----Segmentation fault 

close(sock_fd);

內核模塊

#include <linux/module.h>
#include <net/sock.h>
#include <linux/netlink.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/slab.h>


#define NETLINK_USER 27

struct sock *nl_sk = NULL;
typedef struct _Response Response;

typedef struct _test test;


struct _test{

    int t;
    char *ip_addr;
};

struct _Response
{
  int index;
  int dataSize;     

char *data;
  int test2;
  int test3;
  int test4;

  test *test;
};



static void hello_nl_recv_msg(struct sk_buff *skb) {

struct nlmsghdr *nlh;
int pid;
struct sk_buff *skb_out;
int msg_size;
int res;
Response *req;
Response *req1;
test t;

t.t = 1;
t.ip_addr = kmalloc(50*sizeof(char), GFP_KERNEL);
t.ip_addr = "129.63.45.1";
req1 = (Response *)kmalloc_array(2, sizeof(Response), GFP_KERNEL);

char *data;
data = kmalloc(4096 * sizeof(char), GFP_KERNEL);
data = "data from kernel";
printk(KERN_INFO "Entering: %s\n", __FUNCTION__);

msg_size= 2 * sizeof(*req1);


req1[0].index = 100;
req1[0].dataSize = 100;

req1[0].data = data;
req1[0].test2 = 100;
req1[0].test3 = 100;
req1[0].test4 = 100;
req1[0].test = &t;
printk("Sending to Userspace:\n"); 


/*Second set of message*/
req1[1].index = 102;
req1[1].dataSize = 103;
//strcpy(req1[1].data , "Data from Kernel");
req1[1].data = data;
req1[1].test2 = 100;
req1[1].test3 = 100;
req1[1].test4 = 100;
req1[1].test = &t;

nlh=(struct nlmsghdr*)skb->data;

req = (Response *)NLMSG_DATA(nlh);   <--message received from user-space


printk("Recieved from Userspace:\n"); 
printk("index %d\n", req[0].index);
printk("dataSize %d\n", req[0].dataSize);
printk("data: %s\n", req[0].data);
printk("test2 %d\n", req[0].test2);
printk("test3 %d\n", req[0].test3);
printk("test4 %d\n", req[0].test4);
printk("contents of test are %d, %s\n",req[0].test->t,req[0].test->ip_addr);


printk("Next set of data\n");
printk("Recieved from Userspace:\n"); 
printk("index %d\n", req[1].index);
printk("dataSize %d\n", req[1].dataSize);
printk("data: %s\n", req[1].data);
printk("test2 %d\n", req[1].test2);
printk("test3 %d\n", req[1].test3);
printk("test4 %d\n", req[1].test4);
printk("contents of test are %d, %s\n",req[1].test->t,req[1].test->ip_addr);

pid = nlh->nlmsg_pid; /*pid of sending process */

skb_out = nlmsg_new(10000,0);

if(!skb_out)
{

    printk(KERN_ERR "Failed to allocate new skb\n");
    return;

} 
nlh=nlmsg_put(skb_out,0,0,NLMSG_DONE,10000,0);  
NETLINK_CB(skb_out).dst_group = 0; /* not in mcast group */



/*End of second set*/

memcpy(NLMSG_DATA(nlh), req1, 2 * sizeof(*req1));

res=nlmsg_unicast(nl_sk,skb_out,pid);

if(res<0)
    printk(KERN_INFO "Error while sending bak to user\n");
}

static int __init hello_init(void) {

printk("Entering: %s\n",__FUNCTION__);

struct netlink_kernel_cfg cfg = {
    .input = hello_nl_recv_msg,
};

nl_sk = netlink_kernel_create(&init_net, NETLINK_USER, &cfg);

if(!nl_sk)
{

    printk(KERN_ALERT "Error creating socket.\n");
    return -10;

}

return 0;
}

static void __exit hello_exit(void) {

printk(KERN_INFO "exiting hello module\n");
netlink_kernel_release(nl_sk);
}

module_init(hello_init); module_exit(hello_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");

}

全局

#ifndef __GLOBAL_H
#define __GLOBAL_H

typedef struct _Response Response;
typedef struct _test test;


struct _test{

        int t;
        char *ip_addr;
}; 

struct _Response
{
  int index;
  int dataSize;     

  char *data;
  int test2;
  int test3;
  int test4;

  test *test;
};

#endif

基本上，問題出在指針上。 如果我使用char data [4096]而不是字符指針，則會收到消息。 但是我在取消測試結構引用時遇到了分割錯誤。 如何解決這個問題？

謝謝

Answer 1

這段代碼是非常錯誤的，完全批評可能是不必要的，因此，我僅指出兩種最明顯的違規類型。

char *data;
data = kmalloc(4096 * sizeof(char), GFP_KERNEL);
data = "data from kernel";

首先，nit：sizeof（char）保證為1。但是，真正的問題是，這會立即覆蓋data的值， 從而丟失malloc返回的指針。 這在代碼中的多個位置都存在。

req = (Response *)NLMSG_DATA(nlh);   <--message received from user-space
printk("Recieved from Userspace:\n"); 
printk("index %d\n", req[0].index);
printk("dataSize %d\n", req[0].dataSize);
printk("data: %s\n", req[0].data);

該代碼雖然可能“有效”，但卻是完全錯誤的。 無法以這種方式安全地訪問用戶空間緩沖區（ .data ），並且在某些體系結構上根本無法訪問它。 它可能“起作用”，因為完整的地址空間分為內核空間和用戶空間，並且內核原則上可以對其進行訪問。 如果指針指向完全​​偽造的東西或位於內核之內的指針，或者指向未映射的指針，則會出現問題。

代碼的用戶空間部分嘗試做一個反向技巧，並且毫不意外地失敗了–您無法訪問內核內存，否則就不會有任何安全性。

僅由於協議錯誤而出現問題。 您應該在用戶空間中分配一個緩沖區，並保存一個保留其大小的變量。 然后，您可以告訴內核將數據放置在何處（以及多少個頂部）。

無論哪種方式，我認為您現在都還沒有做好內核工作的准備，因此強烈建議您暫時堅持使用用戶空間。